EBG结构设计及在天线中的应用研究

摘要

电磁带隙（Electromagnetic Band gap，EBG）结构是一种特殊人工电磁材料，由于其独特的带隙特性而广泛的被用于天线和微波领域。其具有的表面波带隙可以应用于减小天线互耦，提高天线和微波器件的性能等，而其同相反射相位带隙可用于设计低剖面天线、天线隐身等方面。由于其广泛的应用，对新型EBG结构的研究具有一定的理论价值和工程意义。本文从EBG基本理论入手，介绍了EBG的等效电路理论、软件模型仿真方法和EBG带隙测量方法，研究了几种小型化和多频带EBG新型结构，探讨了EBG结构如何在天线隐身和相控阵圆极化天线中改善其轴比中的应用。
　　本文的具体工作如下：
　　第一，首先研究了Mushroom-like EBG各参数对其同相反射相位带隙的影响，并且在理论基础上设计了一种改进的交指型EBG实现结构的小型化，结果表明这种EBG结构比传统蘑菇型EBG尺寸上减小了80.2％。然后对EBG结构的多频化进行了研究，通过等效电路模型分析，设计了一种过孔边缘化的双层EBG结构。它具有多频带特性，在X极化下能产生三个反射相位带隙，在Y极化下能产生两个相位带隙，并具体讨论了各参数的对反射带隙的影响。
　　第二，对HIS表面的同相反射相位带隙进行研究后将其应用于天线的雷达截面（Radar Cross Section，RCS）减缩。在分析和验证了高阻抗表面（High Impedance Surface，HIS）减缩天线RCS的基本原理后，研究了HIS结构的加载方式、加载位置、加载周期数量对天线RCS减缩的影响。然后将设计的多频HIS结构加载到4*1的U形槽双频贴片天线阵列的单元间隙处，实现对双频微带贴片阵列的带内RCS减缩，并保持天线阵列良好的辐射性能。
　　第三，圆极化的微带相控阵由于其单元之间的耦合使得轴比特性恶化，所以首先利用单元旋转改善其角度扫描时的轴比，同时加载EBG结构抑制表面电磁波传播进一步降低轴比，从研究结果中看出在一定扫描角范围内轴比得到了一定的改善。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究进展

1.3 EBG结构在天线中的应用

1.4 本文的主要内容及章节安排

第二章 EBG结构的理论基础

2.1 EBG结构基本理论

2.2 等效LC并联电路模型

2.3 表面波抑制带隙

2.4 EBG结构的反射相位带隙

2.5 本章小结

第三章 多频化和小型化EBG结构设计

3.1蘑菇型EBG结构分析

3.2小型化EBG结构分析

3.3多频带小型化EBG结构设计与分析

3.4小结

第四章EBG结构在天线带内RCS减缩中的应用

4.1 天线散射的基本理论

4.2 基于EBG结构的天线RCS减缩设计

4.3 双频HIS结构减缩双频微带天线RCS

4.4 本章小结

第五章 EBG结构在相控阵天线中的应用

5.1 引言

5.2 圆极化微带天线设计

5.3 EBG应用于改善阵列轴比

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

作者简介

1.基本情况

2.教育背景

3.攻读硕士学位期间的研究成果